簡述金相試樣的制備過程及注意事項
日期:2022-09-07 16:46:21 瀏覽量:1531 標簽: 金相分析
金相分析是通過光學顯微鏡對研磨、拋光和浸蝕處理后的試樣進行觀察,可以分析試樣的真實顯微組織形貌特征,是材料力學性能研究的基礎。從一定程度來說,普通鋼種金相檢驗難度并不大,但隨著新材料、新技術(shù)的應用,檢驗范圍不斷增大,試樣種類也在不斷增加,需從業(yè)人員有更多應對措施和技術(shù)方法。
一、取樣
選擇合適的、有代表性的試樣是進行金相顯微分析的極其重要的一步,包括選擇取樣部位、檢驗面及確定截取方法、試樣尺寸等。
1、取樣部位及檢驗面的選擇
取樣的部位和檢驗面的選擇,應根據(jù)檢驗目的選取有代表性的部位。例如:分析金屬的缺陷和破損原因時,應在發(fā)生缺陷和破損部位取樣,同時也應在完好的部位取樣,以便對比;
檢測脫碳層、化學熱處理的滲層、淬火層、晶粒度等,應取橫向截面;研究帶狀組織及冷塑性變形工件的組織和夾雜物的變形情況時,則應截取縱向截面。
2、試樣的截取方法
試樣的截取方法可根據(jù)金屬材料的性能不同而異。對于軟材料,可以用鋸、車、刨等方法;對于硬材料,可以用砂輪切片機切割或電火花切割等方法;對于硬而脆的材料,如白口鑄鐵,可以用錘擊方法;在大工件上取樣,可用氧氣切割等方法。
在用砂輪切割或電火花切割時,應采取冷卻措施,以減少由于受熱而引起的試樣組織變化。試樣上由于截取而引起的變形層或燒損層必須在后續(xù)工序中去掉。
3、試樣尺寸和形狀
金相試樣的大小和形狀以便于握持、易于磨制為準,通常采用直徑ф15~20mm、高15~20mm的圓柱體或邊長15~20mm的立方體。
二、磨制
分粗磨和細磨兩步。試樣取下后,首先進行粗磨。如是鋼鐵材料試樣可先用砂輪粗磨平,如是很軟的材料(如鋁、銅等有色金屬)可用銼刀銼平。在砂輪上磨制時,應握緊試樣,使試樣受力均勻,壓力不要太大,并隨時用水冷卻,以防受熱引起金屬組織變化。
此外,在一般情況下,試樣的周界要用砂輪或銼刀磨成圓角,以免在磨光及當拋光時將砂紙和拋光織物劃破。但是,對于需要觀察表層組織(如滲碳層,脫碳層)的試樣,則不能將邊緣磨圓,這種試樣最好進行鑲嵌。
三、拋光
目的為去除金相磨面上因細磨而留下的磨痕,使之成為光滑、無痕的鏡面。
通常,金相試樣制備要經(jīng)過以下幾個步驟:取樣、鑲嵌(有時可以省略)、磨光(粗磨和細磨)、拋光和腐蝕。
每項操作都必須細心謹慎,嚴格按操作要求實施,因為任何操作失誤都可能影響后續(xù)步驟,在極端情況下,還可能造成假組織,從而得出錯誤的結(jié)論。金相試樣制備是與制備人員制樣經(jīng)驗密切相關(guān)的技術(shù),制備人員的水平?jīng)Q定了試樣的制備質(zhì)量。
注意事項:
取樣是金相試樣制備的第一道工序,若取樣不當,則達不到檢驗目的,因此,所取試樣的大小、部位、磨面方向等應嚴格按照相應的標準規(guī)定執(zhí)行。
金相試樣取樣的原則:選擇有代表性的金相試樣是金相研究的第一步,不重視取樣的重要性常常會影響試驗結(jié)果的成敗。
1、截取試樣的部位,必須能表征材料或部件的特點及檢驗的目的。
①對機件破裂的原因進行金相分析時,試樣應在部件破裂部位截取。為了得到更多的資料,還需要在離開破裂源較遠的部位截取參考試樣,進行對照研究。
②對于工藝過程或熱處理不同的材料或部件,試樣的截取部位也要相應地改變。
③研究分析鑄件的金相組織,必須從鑄件的表層到中心同時觀察。根據(jù)各部位組織的差異,從而了解鑄件的偏析程度。小機件可直接截取垂直于模壁的橫斷面,大機件應在垂直于模壁的橫斷面上,從表層到中心截取幾個試樣。
④軋制型材或鍛件取樣應考慮表層有無脫碳、折迭等缺陷,以及非金屬夾雜物的鑒定,所以要在橫向和縱向上截取試樣。
橫向試樣主要研究表層缺陷及非金屬夾雜物的分布,對于很長的型材應在兩端分別截取試樣,以便比較夾雜物的偏析情況;縱向試樣主要研究夾雜物的形狀,鑒別夾雜物的類型,觀察晶粒粒長的程度,估計逆性形變過程中冷變形的程度。
⑤經(jīng)過各種熱處理的零件,顯微組織是比較均勻的,因而只在任一截面上截取試樣即可,同時要考慮到表層情況,如脫碳、滲碳、表面鍍膜、氧化等。
2、確定試樣的金相磨面:研究結(jié)果或試驗報告上的金相照片應說明取樣的部位和磨面的方向。
①橫截面主要研究內(nèi)容:a.試樣外層邊緣到中心部位金相顯微組織的變化。b.表層缺陷的檢驗,如、氧化、脫碳、過燒、折迭等。c.表面處理結(jié)果觀察,如表面鍍膜、表面淬火、化學熱處理等。d.非金屬夾雜物在截面上的分布情況。e.晶粒度的測定。
②縱截面主要研究內(nèi)容:a.非金屬夾雜物的數(shù)量、形狀、大小,夾雜物的情況與取樣部位關(guān)系非常大,因而必須注意取樣部位能代表整塊材料。b.測定晶粒拉長的程度,了解材料冷變形的程度。c.鑒定鋼的帶狀組織以及熱處理消除帶狀組織的效果。
3、金相試樣截取截面方法:試樣的截取必須采用合適的方法,避免因切割加工不當而引起顯微組織的變化。
引起組織變化的可能性有兩方面必須注意:
①逆性變形使金相組織發(fā)生變化。如低碳鋼、有色金屬中晶粒受力壓縮拉長或扭曲,多晶鋅晶粒內(nèi)部形變攣晶的出現(xiàn),奧氏體類鋼晶粒內(nèi)部滑移線的增加等都是容易發(fā)生的毛病。
②材料因受熱引起的金相組織變化.如淬火馬氏體組織,往往因磨削熱影響,使馬氏體回火.產(chǎn)生回火馬氏體。③根據(jù)材料的硬度不同,采用不同方法截取試樣。
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